1、第5章 均勻傳輸線理論,導(dǎo)行電磁波: 沿著導(dǎo)波系統(tǒng)傳輸?shù)碾姶挪?傳輸線: 用于引導(dǎo)電磁波的導(dǎo)線，也叫導(dǎo)波系統(tǒng),常見的導(dǎo)波系統(tǒng):,雙絞線,平行雙導(dǎo)線,電纜線,同軸電纜,金屬管波導(dǎo),矩形波導(dǎo) 圓形波導(dǎo) 橢園波導(dǎo) 加脊波導(dǎo),介質(zhì)波導(dǎo),光導(dǎo)纖維(光纖),平面波導(dǎo),微帶線,帶狀線,矩形波導(dǎo),圓形波導(dǎo),加脊波導(dǎo),平行雙導(dǎo)線,同軸電纜,微帶線,雙導(dǎo)線：只用于低頻波，高頻時(shí)有電磁輻射。,同軸線：無電磁輻射，工作頻帶寬； 微帶線用于印刷電路。,介質(zhì)波導(dǎo)：傳輸毫米波到光波波段。,波導(dǎo)：電磁損耗小，無輻射，主要用于3GHz30GHz的頻帶范圍。,電磁波頻譜表,本章主要內(nèi)容:,TEM波傳輸線 無耗傳輸線的工作狀態(tài) 圓

2、圖,5.1均勻傳輸線理論概述,1. 長線與短線,長線:,短線,電路理論,長線理論,電路理論認(rèn)為電路是短線,在分析電路上的電壓和電流時(shí),忽略了電路上 導(dǎo)線之間的電容和電路回路的電感,以及導(dǎo)線的電阻和導(dǎo)線之間的電導(dǎo).,而長線理論在分析電路上的電壓和電流時(shí),考慮電路上導(dǎo)線之間的電容 和電路回路的電感,以及導(dǎo)線的電阻和導(dǎo)線之間的電導(dǎo).,傳輸線理論也叫長線理論,一 導(dǎo)波形式和傳輸線分類,導(dǎo)波形式:,橫電磁波（TEM）,橫電波（TE）,橫磁波（TM）,傳輸線分類：,TEM 模傳輸線：雙導(dǎo)體系統(tǒng),非TEM模傳輸線：金屬波導(dǎo)、 介質(zhì)波導(dǎo),矩形波導(dǎo),圓形波導(dǎo),加脊波導(dǎo),平行雙導(dǎo)線,同軸電纜,微帶線,雙導(dǎo)線：只用

3、于低頻波，高頻時(shí)有電磁輻射。,同軸線：無電磁輻射，工作頻帶寬； 微帶線用于印刷電路。,介質(zhì)波導(dǎo)：傳輸毫米波到光波波段。,波導(dǎo)：電磁損耗小，無輻射，主要用于3GHz30GHz的頻帶范圍。,二 雙導(dǎo)線型傳輸線的基本要求以及分布參數(shù),基本要求： 工作頻帶寬 功率容量大 損耗小 工作穩(wěn)定性好 尺寸小成本低,分布參數(shù)：分布電阻 分布電感 分布電容 分布電導(dǎo),2. 電報(bào)方程-長線的電路微分方程,一對導(dǎo)線形成的簡單的電路,單位長度的 電感 電容 電阻 電導(dǎo),分布參數(shù)電路模型,單位長度串聯(lián)阻抗,單位長度并聯(lián)導(dǎo)納,電報(bào)方程(的復(fù)數(shù)形式),3. 電報(bào)方程的解,傳播常數(shù),衰減常數(shù),相位常數(shù),電壓與電流的關(guān)系,特性阻

4、抗,4. 無損耗傳輸線,5. 低損耗線,例1:,同軸線,求Z.,解:,例2. 平行雙導(dǎo)線,在空氣中,求Z.,解:,特性阻抗,5.2 無耗傳輸線上的電壓和電流波,終端電壓反射系數(shù),在終端z=0,傳輸線終端接任意負(fù)載,駐波或駐行波,在電壓波腹點(diǎn),在電壓波節(jié)點(diǎn),電壓駐波比(VSWR),輸入阻抗,1),只有入射波,無反射波 入射波全被負(fù)載電阻吸收 負(fù)載阻抗與傳輸線特性阻抗匹配,2),終端短路,3),終端開路,感性負(fù)載,容性負(fù)載,容性負(fù)載,感性負(fù)載,開路,并聯(lián)諧振,短路,串聯(lián)諧振,短路,串聯(lián)諧振,可以用一節(jié)短路或開路線實(shí)現(xiàn) 一個(gè)電容 一個(gè)電感 一串聯(lián)諧振回路 一并聯(lián)諧振回路,例1: 用一段特性阻抗為50

5、歐姆空氣填充的短路線在頻率為300兆赫茲時(shí), 實(shí)現(xiàn)L=0.1uH的電感,求短路線的長度.,解:,短路線的輸入阻抗為,電感的阻抗為,5.3 SMITH圓圖,反射系數(shù),輸入阻抗,反射平面,等反射系數(shù)圓,等 圓,Smith圓圖,圓圖上的特殊點(diǎn)和線,1、匹配點(diǎn),坐標(biāo)圓點(diǎn),2、純電抗圓,開路點(diǎn),短路點(diǎn),開路點(diǎn),短路點(diǎn),3、純電阻線,實(shí)軸,正實(shí)軸,負(fù)實(shí)軸,4、等電感線和等電容線,感性,容性,向源方向,應(yīng)用舉例,已知,求：,解：,已知,求：,解：,(1),畫,圓,(2),(3),(4),導(dǎo)納圓圖,圓圖可以解決的問題,(1),(2),(3),(4),(5),已知,求,電壓波腹或波節(jié)位置,阻抗（導(dǎo)納）,導(dǎo)納（阻抗）,阻抗匹配,應(yīng)用,已知,求,解：,已知,求,解,開路點(diǎn),短路點(diǎn),傳輸線匹配,匹 配 網(wǎng) 絡(luò),三種匹配狀態(tài),負(fù)載與傳輸線之間的匹配,信號源與傳輸線之間的匹配,信號源的共軛匹配,匹 配 網(wǎng) 絡(luò),匹 配 網(wǎng) 絡(luò),信號源給出最大功率,例: 為特性阻抗為50的傳輸線級聯(lián)一節(jié)傳輸線,使其與100 的負(fù)載匹配,求:級聯(lián)傳輸線的Z,l,解:,無反射,波長阻抗變換,例3:,為特性阻抗為75的傳輸線和導(dǎo)納為Y=(2-j)/75(S) 的負(fù)載進(jìn)行阻抗匹配.,解:,阻抗匹配 網(wǎng)絡(luò),給出兩種方法:,要求短